化工热力学第五章3

化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节热力学性质图：T-S图、h-s图、p-h图（根据实验测得的PVT数据或状态方程的计算、气化潜热、热容等数据绘制的）热力学性质表：水蒸汽热力学性质（附表3）§5—3热力学图表及其应用化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节CT一、T—S图1、构成：TSC临界点图5—7T—S示意图（1）汽液共存区AB液相区蒸汽区气相区化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节TSCBA3PCP2P1P1H3H2H图5—7T—S示意图（2）x干度线m化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节湿蒸汽中所含饱和蒸汽的质量百分数称为干度x2、图的使用：单相区：f=2两相区：f=1用相律分析：已知某物系在两相区的位置可由T—S图求出汽液相对量，汽液混合物系的热力学性质可通过汽液性质及干度求出。如：xhxhhlgm1xSxSSlgm1xVxVVlgm1化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节a、等压过程：单相态：TSCBA1PpPHQ外界所交换的热：),(212PT),(111PT12hh21ssTdS化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节有相变：TSCBA12hhHQP或计算面积外界所交换的热：),(111PT),(212PT),(212PTP1化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节b、等焓过程——节流膨胀过程：节流膨胀为等焓过程，由第一定律：SWqZguh2210212u0Zg过程与外界无压差和功交换、0q0SW节流过程可在等焓线上表示出来：见下页0h化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节TS1P2P3P1H),(111PT),(222PT无相变：节流过程:0surSgtSSsysS12SS21SS、可由图中读出节流过程是不可逆过程。化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节TS1P2P3P有相变：31,3TP42,4TP62,6TP73,7TP气体的液化率:5446液汽液体的汽化率:7978液汽52,5TP89利用节流过程可制冷。化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节c、等熵过程：TS1P2P等熵过程VdPTdSdH等熵过程的焓变：等熵膨胀过程对外作出的可逆轴功：Rswdh12hh可逆绝热膨胀过程：2T2TVdPRSW12HH2121)(PPRSVdPW∵化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节绝热不可逆膨胀过程：对外实际做的轴功：21HHWS或21hhws如已知等熵膨胀的效率s，也可求出实际轴功：TS1P2P),(111PT),(222/PT2T2T化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节或2121hhhhSs值可由实验测定，其值通常为：8.0~6.0sRSW可由图查出，则：RSSSwwRSSsWW或由上图看出不可逆绝热膨胀后。22TT此外，22SS说明不可逆绝热过程有熵产生。RSSsWW2121HH2121HHHH化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节P1P2122/TS压缩过程/2121hhhhWWSRSsSRSSWW化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节例4—4氨气体压缩机入口温度为-8℃，压力为0.30399MPa（3atm）绝热压缩后终压为1.4186MPa（14atm）。已知压缩机的等熵效率为0.80，试求：（a）每kg氨气的可逆绝热压缩功；（b）每kg氨气的不可逆绝热压缩功；（c）每kg氨气经不可逆绝热压缩产生的熵。查图5—6，得115.1443kgkJh1115438.5KkgkJs122.1665kgkJh（a）根据热力学第一定律，可逆、绝热压缩功耗为[解]化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节21hwRs21hh2.16655.144317.221kgkJ（b）根据压缩过程s的定义式（5—20），得sRssww（c）求熵产生量。，由式（5—20）2121hhhhs以及已知的21hhs、、值，立即求得8.07.22111.277kgkJ2s先要求出不可逆压缩至终态时的熵化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节129.1720kgkJh根据和从图5—6(b)可查得/2h2P22sssg111046.0KkgkJ5438.56484.5由计算结果可见，不可逆绝热压缩功耗比可逆绝热压缩功耗大。另外从图5—6（b）查到，可逆绝热压缩至终压时T2为109℃，而不可逆绝热压缩到终压时2T为128℃，22TT。这是由于不可逆过程有一部分机械功耗散为热，此热量被氨气本身吸收，导致氨气温度上升，熵值增大。S2/=5.6484kJ·kg·K-1化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节二、焓熵图（h—s图）焓熵图又称为莫理耳图（Mollier图）图5—12（a）h—s示意图临界点等压线等温线饱和液体hs书上列出了图5-12（b)水蒸气h-s图化工热力学第五章热力学第二定律及其应用第三节三、压焓图（p—h图）ph液相等温线临界点等熵线蒸汽液—汽两相区